【摘要】：礦井通風系統(tǒng)是煤礦生產系統(tǒng)中最基本、最重要的系統(tǒng)之一,礦井通風是保障礦井安全生產的最主要技術手段之一。其采場風流的安全、高效、可調可控至關重要,不僅可以大幅度降低通風系統(tǒng)的能耗,還可以充分發(fā)揮其防災、減災和促進安全生產的作用,具有十分重要的意義。論文采用理論分析、實驗研究、數值模擬、三維模型試驗和工程現場實踐相結合的綜合研究方法深入開展了災變調風對采場煤自燃及瓦斯綜合治理實驗研究,取得了一定的成果。提出了基于分支被影響度M_i的通風網絡敏感分支確定方法,結合分支敏感度d_(ij)和影響度Z_j提出了最佳調節(jié)分支優(yōu)選方法,初步開發(fā)了通風風流參數監(jiān)測及風量調節(jié)軟件,利用風網解算程序反演計算調節(jié)風阻和風量的關系,建立了基于敏感分支的調風理論、方法及流程。通過變頻調風原理的分析和研究,得出了主要通風機變頻與分支風量的線性f-q關系式及變頻與瓦斯稀釋的f-c公式,建立了基于瓦斯治理導向原則的變頻調風理論、方法及流程以及基于自燃防治導向原則的變頻調風理論、方法及流程。提出并建立了一種由地面自動監(jiān)控中心、工業(yè)以太網通信系統(tǒng)、地面風機變頻監(jiān)控調節(jié)系統(tǒng)和井下風網監(jiān)控調節(jié)系統(tǒng)組成的ZDJT采場風流自動監(jiān)測調控系統(tǒng)及方法,初步實現了礦井通風網絡中各分支風流的自動監(jiān)測與調節(jié)控制。自主設計構建了一套由三層立體管網、風壓變送器、風速傳感器、調節(jié)風門、變頻調速風機、PLC采集控制系統(tǒng)等組成的“采場風流參數監(jiān)測與自動調節(jié)控制綜合實驗平臺”。開展了工作面采場分支調風實驗研究,根據敏感分支調風理論、方法及流程,快速、準確得出了其備選高效調節(jié)分支集合,進一步確定了最優(yōu)調節(jié)分支,利用風網解算程序反演計算調節(jié)風阻和風量的關系,通過調節(jié)風門、風窗等設施調節(jié),實現了敏感分支精準調風。建立了元胞自動機調風模型,針對簡化的局部通風網絡實例,仿真驗證了敏感分支調風方法及過程。開展了定量釋放瓦斯的變頻調風稀釋實驗,得出工作面采場瓦斯?jié)舛扰c風機工作頻率呈冪函數關系,隨頻率的增大而快速降低。開展了基于瓦斯治理導向原則的變頻自動調風調節(jié)規(guī)則研究,提出了一種基于瓦斯涌出量監(jiān)測和變頻調風稀釋瓦斯能力相結合的自動調風方法,以工作日為單位進行判斷和調節(jié),給出了5種調節(jié)規(guī)則,實現了對采面瓦斯涌出的動態(tài)治理和控制,并通過實驗驗證了該方法及調節(jié)規(guī)則的可行性。開展了煤樣程序升溫調風實驗及采場調風數值模擬研究,實驗及模擬結果表明變頻調風不會加快或促進采空區(qū)內低溫氧化階段遺煤自燃進程,且稍有一定的抑制作用。制作了相似比例100:1的綜放采場采空區(qū)滲流三維可視化模型,模擬并動態(tài)觀察記錄了變頻調風下采空區(qū)內多孔介質滲流場的滲流軌跡變化狀況,實現了采空區(qū)內部滲流的可視化分析。驗證了基于自燃防治導向原則的變頻調風理論及方法的可行性。根據建立的采場調風理論及方法,在陽煤集團五礦及潞安集團溫莊煤礦進行了試驗研究。
【圖文】：

技術路線圖

2）對于待調的敏感分支 i，從敏感度定義出發(fā)，應選擇敏感度 dij絕對數值較大的那部分分支集合 Ti作為待調分支 i 的備選高效調節(jié)分支。（1）對于正向調節(jié)（增大風量）的情況，應選擇 dij為正數且數值較大的那一部分分支集合 Ti+作為正向調節(jié)備選分支；（2）對于逆向調節(jié)（減小風量）的情況，應選擇 dij為負數且絕對數值較大的那一部分分支集合 Ti-作為逆向調節(jié)備選分支；3）在確定了備選調節(jié)分支集合 Ti+或 Ti-后，開展調節(jié)時還應盡可能減小對整個通風網絡系統(tǒng)的影響，即應在 Ti+或 Ti-中優(yōu)先選擇分支影響度 Zj數值小的分支 j 作為優(yōu)選調節(jié)分支。4）計算調節(jié)風阻，，代入通風網絡解算程序反演，核定風量，從而獲得最終的調節(jié)風阻值。5）開展遠程調控自動調節(jié)相關巷道中的調節(jié)風窗、調節(jié)風門等設施，完成風量調節(jié)。作者研究團隊開發(fā)的通風風流參數監(jiān)測及風量調節(jié)軟件示例界面如圖 2-2 所示�；诿舾蟹种У恼{風方法流程如圖 2-3 所示。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD752.2

【參考文獻】

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本文編號：2689632